[發明專利]一種插入式土壤全元素現場探測儀

有效

• 申請號: 202011097954.0
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112161958B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 武中臣;凌宗成;吳得福;張江;辛艷青;張鵬彥;蔡雷;王永淇;隋宗斌
• 申請（專利權）人: 青島佳明測控科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張夢澤

本發明公開了一種插入式土壤全元素現場探測儀。該探測儀包括脈沖激光器、光譜儀、探測模塊和控制模塊，以及中空的探測桿和插入錐；探測模塊接收脈沖激光器發射的激光照射至由激發孔進入待檢測土壤后形成的等離子信號；光譜儀將等離子信號轉化成光譜圖；控制模塊根據光譜圖確定待檢測土壤中的元素種類和元素含量。采用本發明提出的插入式土壤全元素現場探測儀，能夠在田野現場直接插入地面的土壤中對土壤進行全元素定量分析。

技術領域

本發明涉及污染物檢測技術領域，特別是涉及一種插入式土壤全元素現場探測儀。

背景技術

土壤是人類生存環境中的重要自然資源，也是生態系統中十分重要的組成部分。隨著工業的大力發展，土壤中沉積的化學物質的種類與數量都在增加，其中對土壤污染較大的是重金屬物質。以Hg、Cu、Pb、Mn等重金屬元素為例，在2008年全世界排放的Hg為1.5萬噸，Cu為340萬噸，Pb為500萬噸，Mn為1500萬噸。這些重金屬污染物以污水的形式排放到環境中，對土壤環境造成了巨大的負擔。根據調查，在中國140萬公頃的污水灌溉地區中有64.8％是屬于重金屬污染。并且，重金屬對土壤的污染會導致糧食減產，據相關統計每年會帶來大約200億的經濟損失，土壤中的重金屬污染物不具備流動性，且無法被微生物所降解，最后會間接通過植物或者地下水傳遞到動物和人體內，對人類和動物的健康產生危害。

目前檢測土壤中污染元素的常用方法有：原子吸收光譜法(LAA)、火焰式原子吸收光譜法(FASS)、激光拉曼光譜儀(LRS)、紫外分光光度計法(UV)、電感耦合等離子發射光譜法(ICP-AES)和激光誘導擊穿光譜法(LIBS)。其中，激光誘導擊穿光譜法(LIBS)與傳統檢測方法相比具有以下優點：(1)無需樣品預處理，LIBS可以實現土壤樣品的進行快速、原位檢測。(2)同時對多種元素進行定量分析。(3)檢測對象多樣性，可以檢測固體、液體或氣體。(4)檢測靈敏度高，金屬元素的探測靈敏度為ppm(ppm為百萬分之(幾))數量級；(5)光譜信號譜線位置與特定元素相對應，譜線強度與對應元素的含量具有一定的定量關系。因此LIBS技術可以實時、快速地對土壤中的化學元素進行定性和定量分析。但實驗室的LIBS系統卻往往體積大、重量大、能耗大，無法在現場進行實時、快速、精確的探測。

發明內容

本發明的目的是提供一種插入式土壤全元素現場探測儀，具有體積小、便攜、能耗小，以及能夠在田野現場對土壤進行全元素定量分析的優點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種插入式土壤全元素現場探測儀，包括：

探測桿、插入錐、脈沖激光器、光譜儀、探測模塊和控制模塊；

所述探測桿設置于所述插入錐的上方；所述探測桿和所述插入錐均為中空結構；

所述插入錐的下部設置有激發孔；所述激發孔用于使待檢測土壤進入所述插入錐；

所述脈沖激光器與所述探測模塊連接；

所述探測模塊設置于所述插入錐內；所述探測模塊與所述光譜儀連接；所述探測模塊用于使所述脈沖激光器發射的激光照射至由所述激發孔進入所述插入錐的所述待檢測土壤，并接收激光照射待檢測土壤后形成的等離子信號；

所述光譜儀與所述控制模塊連接；所述光譜儀用于將所述等離子信號轉化成光譜圖；

所述控制模塊位于所述探測桿的頂端；所述控制模塊用于根據所述光譜圖確定所述待檢測土壤中的元素種類和元素含量。

可選的，所述插入式土壤全元素現場探測儀，還包括：

土壤預處理裝置；

所述土壤預處理裝置位于所述插入錐的下部；所述土壤預處理裝置與所述控制模塊連接；所述土壤預處理裝置用于檢測并調整所述待檢測土壤進入所述插入錐前的溫度和濕度；